宇宙是“人(rén)为制造(zào)”的？为(wèi)何会存在(zài)科学无(wú)法解(jiě)释的“暗物(wù)质”？暗(àn)物质(zhì)又究竟是什(shén)么？人类为了(le)寻找暗物质(zhì)存在的证(zhèng)据(jù)，科学家们在过(guò)去(qù)的几十年当中进行了(le)超过50次的长期实(shí)验，但是却没有发(fā)现任何的有(yǒu)效(xiào)证据(jù)。除了一个地方，在1687年出版的自然哲学数学原理一书(shū)中，埃(āi)萨克(kè)牛顿(dùn)发表(biǎo)了(le)万(wàn)有(yǒu)引力(lì)定律(lǜ)，它揭示了(le)宇宙中天(tiān)体运动(dòng)的规律。往后的几百年来(lái)，当天文学(xué)家(jiā)们发现某些天体运行轨(guǐ)道出(chū)现异常，不符合万有引力定律的时候，他们(men)就会知(zhī)道(dào)，周(zhōu)围一定有未知的天体通过引力在摄动它的(de)轨道。比(bǐ)如在1846年(nián)，奥本勒维耶就(jiù)通过(guò)天王星运行轨道(dào)的异常，推(tuī)算并且发现了海王星的(de)存在(zài)。另外，哈(hā)雷(léi)彗(huì)星、冥王星的(de)发现都(dōu)是(shì)应用万有引(yǐn)力(lì)定律所取得(dé)重(zhòng)大天文成就(jiù)的(de)例子。但是这些(xiē)发现都是在恒星系统的尺(chǐ)度当中，可(kě)当(dāng)我(wǒ)们上升(shēng)到星系或(huò)者是星团(tuán)的尺度，事情就(jiù)开始变(biàn)得诡(guǐ)异了。

1933年，瑞士(shì)的物理(lǐ)学家弗里(lǐ)茨兹威基正在(zài)研究和测量后发星系(xì)团的质量。这是(shì)一个由数千个星系所组成(chéng)的巨大星(xīng)系团，这些星系被引力束缚在(zài)一起。测量星系团(tuán)的质量一般会使(shǐ)用到两种方(fāng)法(fǎ)，当两种方法结果一致，就可以确(què)定其质(zhì)量的范(fàn)围(wéi)。

第一种(zhǒng)是获(huò)得其"光度学的(de)质(zhì)量"，需要(yào)的数据(jù)是测量各个星(xīng)系的光度。

第(dì)二种是动力学质量(liàng)的计算，是利用光谱红移测量星系团中的各个星系相对于星(xīng)系团的运(yùn)动速度。当测量(liàng)结(jié)果(guǒ)出来之后，兹威(wēi)基彻底(dǐ)懵了，“动(dòng)力(lì)学质量”竟然是“光度学质量”的400倍。这意味着，后发座星系团有(yǒu)99%的质量消(xiāo)失(shī)了，或者说这99%的质量并不以可(kě)见光(guāng)的(de)形(xíng)式(shì)所存(cún)在，我们无(wú)法看到。最诡异的是，在测量速度的过程中，兹威(wēi)基(jī)发现星系(xì)团中(zhōng)很多(duō)星系(xì)的(de)速度比(bǐ)理论上要快得多(duō)，按照(zhào)牛顿的运动学定律，仅靠这些(xiē)可见(jiàn)星系的质(zhì)量所产生的引力(lì)是(shì)无(wú)法将(jiāng)它们束缚在(zài)星(xīng)系团内(nèi)的，它(tā)们早就应该被抛出星(xīng)系团之外了，除非有(yǒu)一种神秘的力量在(zài)起作用，这种(zhǒng)力量来源于某种隐形的(de)物质。

据此，兹维基提出了(le)这样部(bù)分(fēn)不(bù)可见的暗质(zhì)，它不(bù)发(fā)散(sàn)光、吸光、反射光(guāng)，但是它们却占据着宇宙中绝大部(bù)分的(de)质(zhì)量。只(zhǐ)是当时的人们对这(zhè)样的一(yī)种(zhǒng)说法不(bù)屑一顾。

直到40年(nián)之后(hòu)，“暗物质(zhì)”这个词才(cái)再(zài)一次(cì)出现。天文学家维拉鲁宾和(hé)肯特福特在观测仙女(nǚ)座(zuò)星系(xì)中的恒星运(yùn)动。理论(lùn)上来说，距离(lí)中心越远的恒星在其轨道上的(de)运行(xíng)速度就(jiù)会越慢。但是(shì)他们(men)观测(cè)的结果却(què)让(ràng)人感到不可思议。

随着与中心距(jù)离(lí)的增加，恒星的(de)旋转速度几(jǐ)乎保持不变。可是根据牛顿的万有引力定律，在(zài)星系当中(zhōng)如果(guǒ)没有足够大的质量来吸引它(tā)们，这些外围的恒(héng)星早就被甩到宇宙(zhòu)当中(zhōng)了。基(jī)于(yú)这种现象，科学家们会使用一种相对标(biāo)准的方法(fǎ)来(lái)解释(shì)暗物质的(de)存在，这种方法就是测量星系当中气体在X轴上(shàng)距离星系(xì)中心(xīn)的(de)距离，以(yǐ)及(jí)在Y轴上(shàng)气体的旋转(zhuǎn)速度。如(rú)果出现异常的结果，就认为是(shì)由暗物质的力(lì)量进(jìn)入其中。

于(yú)是科学家们通过射电望远镜测(cè)量了距离星系中心(xīn)更远距离的(de)氢(qīng)元(yuán)素，发(fā)现它们的旋转(zhuǎn)速度(dù)并不符(fú)合牛顿的力学定律。我们的太阳(yáng)系也不例外(wài)，太阳系(xì)位于(yú)银河系的第三悬臂之上，距离银(yín)河(hé)系中(zhōng)心(xīn)2.6万光(guāng)年，根(gēn)据万有引力定律进行计算，太阳系的运行速度应该是160千米/秒，但(dàn)实际(jì)上，太阳(yáng)系正在以220千米/秒(miǎo)的速度围绕(rào)银河系旋转，这(zhè)个(gè)实际速(sù)度(dù)远远大于理论速度，那么产生以上这(zhè)种向(xiàng)心加速度的原因很可能(néng)就(jiù)是(shì)存在着一种(zhǒng)我们(men)看不到的物质，是这(zhè)些暗物质的引力(lì)效应将星(xīng)系聚集在了一(yī)起。

也是(shì)从这时开始，越来越多的(de)研究人员开始(shǐ)相信暗(àn)物(wù)质(zhì)的存在。科学家根据星系(xì)外恒星轨道(dào)的速(sù)度，估算(suàn)在(zài)星系当(dāng)中暗物质的质量占整个星系(xì)质量的(de)85%。但是(shì)，暗(àn)物质(zhì)并不是唯(wéi)一可以解释(shì)这(zhè)个(gè)现象的原(yuán)因。在一项新的研究当中，科学家(jiā)们发现(xiàn)，几乎没有引力效应的遥远恒星之间，也会出现速(sù)度上的微(wēi)小差异。另外，天文(wén)学家还发现了一(yī)个反(fǎn)常的星系，叫做Agc114905。这个星系距(jù)离地(dì)球大约2.5亿光年，大(dà)小和银河系不多，但是星系当中(zhōng)存(cún)在的恒星数量(liàng)却只有银河系的千分之一。

所以在理论上(shàng)，该星系必须存(cún)在暗物质，否则(zé)就会分崩离析。但是科学家们使用最(zuì)先进的(de)望(wàng)远镜(jìng)对其(qí)进行了40个(gè)小时的(de)详细测量之后，发现星(xīng)系中的恒(héng)星运动(dòng)是可(kě)以用正常的物质和(hé)力学(xué)定律来(lái)解释的。那么又有人(rén)提(tí)出，也许该星系的暗物质，已经被附近的另一个大星系剥离了。奇怪的是(shì)，它的附近没有任何星(xīng)系(xì)存在。造(zào)成(chéng)这些现象(xiàng)的除了(le)暗物质(zhì)的假说之外，另一种(zhǒng)可能(néng)就是人类对(duì)引(yǐn)力的理解还(hái)不够全(quán)面，引力(lì)很可能(néng)在不同尺度(dù)空间中的工作方式(shì)是不(bù)同的(de)，这(zhè)意(yì)味着在行星(xīng)系(xì)尺(chǐ)度中(zhōng)的天体会沿着(zhe)它们(men)的(de)轨道，按照我们所理解的(de)方式运动。但是上(shàng)升到星系和星团的(de)尺(chǐ)度(dù)，引(yǐn)力之间的相互作(zuò)用则是不同的方(fāng)式(shì)。对(duì)于在星系(xì)团之间的相互作(zuò)用，科学(xué)家还引(yǐn)入了(le)外(wài)部场效应的概念(niàn)，指(zhǐ)的是在数(shù)百万光年(nián)的规模上，巨大的质量之间(jiān)会产(chǎn)生对(duì)彼此特殊(shū)的效果，这个理论叫做MOND蒙(méng)德理论。如果MOND蒙德(dé)理(lǐ)论成立，这(zhè)意味着(zhe)我们需要对现在的物理定律(lǜ)进行修正，这(zhè)些发现也(yě)让很多人认为暗物质假(jiǎ)说(shuō)理论(lùn)就(jiù)此终结(jié)。但是在(zài)宇宙当中还(hái)有关于暗物(wù)质存在(zài)的其他的(de)理论证据，这些理(lǐ)论证据(jù)是蒙德(dé)理论所没法解释的“引力透镜”。

径向距离为37亿光年(nián)的子弹星系团(tuán)，由两个碰撞的星系团所(suǒ)组成，类(lèi)似(shì)这样的星(xīng)团，它们大部(bù)分的(de)普通质量都(dōu)在(zài)星系(xì)的气体当中(zhōng)。当星团以1000万公里/小时发生(shēng)碰(pèng)撞的时候，星际(jì)气体的相互作用就(jiù)会导致温(wēn)度的急(jí)剧升(shēng)高，速(sù)度大幅降低。所以在(zài)理(lǐ)论上，在碰撞之后，子(zi)弹(dàn)星系团大部分的质量将(jiāng)位于所有这些(xiē)气(qì)体所在的中(zhōng)间区域。那么我们通过什么来验(yàn)证它的质(zhì)量区域到(dào)底是不(bù)是集中(zhōng)在中间呢？前不(bù)久，詹姆(mǔ)斯韦伯太空(kōng)望远(yuǎn)镜传回了(le)宇宙当中第一张(zhāng)全彩的高清(qīng)照(zhào)片，在照片中我们可以明(míng)显地看到很多星系似乎被(bèi)拉(lā)伸产(chǎn)生了(le)巨(jù)大的形变(biàn)。其实这(zhè)些星系本身(shēn)并不是(shì)真的(de)被扭曲了，也不是韦伯(bó)望远镜出(chū)了什么问题，而是这(zhè)样极遥远的天(tiān)体和我们(men)地球上的观测(cè)者之间。被(bèi)一个质(zhì)量超级巨大的天体遮(zhē)挡，这个超(chāo)大质量(liàng)的东西的引(yǐn)力(lì)，会(huì)使身后更遥(yáo)远(yuǎn)星系的光都发生了扭曲。这个现象(xiàng)就是(shì)引(yǐn)力透镜(jìng)效应(yīng)。这个(gè)巨大(dà)的天(tiān)体可能是超大质(zhì)量的黑洞或者是暗物质(zhì)。

所以当人们对子弹星系(xì)团(tuán)观(guān)测的时候，发现它的大质量(liàng)区域并不(bù)是(shì)在中间，而是在(zài)两(liǎng)侧。所以最好(hǎo)的解释方法就是当(dāng)星团发生(shēng)全部的(de)碰撞时，可(kě)被观测(cè)到的(de)质(zhì)量(liàng)气体被(bèi)卡在(zài)了中间，暗物质(zhì)则(zé)直接(jiē)通过了这(zhè)个区(qū)域，并在两边形成了引(yǐn)力透(tòu)镜。对子弹星系(xì)团的引(yǐn)力(lì)透(tòu)镜研究也被(bèi)认为是暗物质存(cún)在的迄今为(wèi)止最好的理论证据。

除此之外，还有(yǒu)来自宇宙当中最古老的光。从宇宙大(dà)爆(bào)炸开始，38万年之(zhī)后，可见光终于(yú)可以畅(chàng)通无阻地穿(chuān)越(yuè)在宇(yǔ)宙当中(zhōng)了(le)。经过了130多(duō)亿年之(zhī)后，这些(xiē)光在宇(yǔ)宙(zhòu)空间背景上留下了各相同性(xìng)的微波辐射。其中(zhōng)红色(sè)的(de)部分表示温度较高(gāo)的区域，蓝(lán)色则表示相对较冷的(de)区域，但实际(jì)上它们之间的(de)温(wēn)差(chà)只有万分之一(yī)。

科学家们通过对前景(jǐng)背景分离(lí)后的二(èr)值图像进行连通域(yù)提(tí)取和(hé)标记(jì)之(zhī)后发现，如(rú)果宇(yǔ)宙当中没有暗物质(zhì)，图(tú)形看起(qǐ)来不应该是这样的，而随(suí)着暗物质的增加(jiā)，一些峰值(zhí)的幅度会减小，才变得看起来“和(hé)谐(xié)”。为(wèi)了匹配(pèi)宇宙微波(bō)背(bèi)景(jǐng)辐射的测量值，我们(men)需要的暗物质大约是普通物质的5倍。这个数字与解释星系当中恒星运动(dòng)所(suǒ)需要的(de)暗物(wù)质(zhì)比例是一致的。这(zhè)就意(yì)味着。

用了一个简单的理论框架，就很好地解(jiě)释了很(hěn)多不同的观测(cè)结果(guǒ)。而暗物质的(de)本质就是(shì)宇宙当中存在着某(mǒu)种类型(xíng)的粒子，它们不参(cān)与任何其(qí)他的(de)电磁作用，只通过引(yǐn)力(lì)来相互作用。所以如果能够找到这种粒子的存在，就相(xiāng)当(dāng)于(yú)找到(dào)了暗物质存在的实际证据。这种粒子(zi)到底(dǐ)是什么？科学家们(men)已经提出了数(shù)十种(zhǒng)的(de)假想目(mù)标，而要寻(xún)找这些(xiē)不同的目(mù)标粒子所需要的(de)实验方(fāng)式也不(bù)相同。在过去的(de)几十年当中，人类为了寻找这些看不(bù)见、摸不到，几乎不(bù)会与(yǔ)常规(guī)物(wù)质相互作用的“暗物质”，科学(xué)家(jiā)们已经进(jìn)行了超过50次的(de)实验，却没有任何实质性(xìng)的发现(xiàn)，除了一(yī)个地方，意大(dà)利的(de)格兰萨索(suǒ)山(shān)，隶(lì)属于(yú)阿(ā)尔卑斯山(shān)脉。

在山下1400米处的地下矿井当中(zhōng)，藏着地球上最大的地(dì)学实验(yàn)室，这个实验室叫(jiào)“DAMA/LIBRA”。这(zhè)里有一个三(sān)层楼(lóu)高的探测(cè)器，一直致力于(yú)寻找暗物(wù)质粒子的周(zhōu)期性(xìng)震(zhèn)荡。

自(zì)1997年(nián)以来，这里的科(kē)学家声称观测到了某(mǒu)种信号(hào)。经(jīng)过了20多年(nián)的数据收集，人们(men)发现了一个(gè)有(yǒu)趣的事(shì)情。探测率会在每年的(de)6月(yuè)份达(dá)到峰值，然后(hòu)在11月降(jiàng)到(dào)最低，而且在20年当(dāng)中每(měi)年都是一样。一些科学家认为这可能是人类发现暗物(wù)质(zhì)的(de)第一个直接证据。

但是为什(shén)么(me)暗物质会产生周期性(xìng)的年(nián)度信(xìn)号呢？刚才我们讲了太阳(yáng)系(xì)正在以(yǐ)220公(gōng)里(lǐ)/秒的速(sù)度围(wéi)绕着银河(hé)系进行移(yí)动，那么(me)如果暗(àn)物(wù)质(zhì)存在宇宙当中，这意(yì)味(wèi)着我们也在以(yǐ)这样的速度在穿越着暗物(wù)质(zhì)流，这个过程中会产生相应的(de)振荡，同时地球又以30公里/秒的(de)速度围绕(rào)太(tài)阳进(jìn)行旋转(zhuǎn)。所以有半年的时(shí)间，地球围(wéi)绕太阳的(de)方向与太(tài)阳环绕(rào)银(yín)河系的(de)方向(xiàn上海梅林和中粮梅林的区别 中粮和梅林哪个更好g)是(shì)一致的(de)，而另(lìng)外半年则(zé)与之(zhī)相反。

而在6月份的时候(hòu)，地球(qiú)与太阳(yáng)的方向正好(hǎo)达到完全一致，这是理论上地球(qiú)穿越(yuè)暗(àn)物质流最快的(de)时段。而(ér)在(zài)11月份，又恰好达到(dào)了最慢(màn)值(zhí)。尽管(guǎn)在实际的情(qíng)况中，太(tài)阳(yáng)系相(xiāng)对银河系的平面呈(chéng)现了60度的倾斜(xié)，但是(shì)这(zhè)并不影(yǐng)响这(zhè)个理(lǐ)论的(de)有效性。

因此科学家认为这可以用(yòng)来解释，研究人(rén)员(yuán)们所观测到的周期性信号。当然也(yě)可(kě)能有其他的情况(kuàng)，造(zào)成这种年度周期信(xìn)号的差(chà)异也(yě)可能是温(wēn)度、湿度、土(tǔ)壤(rǎng)中的水分(fēn)、高山上的积雪，甚至(zhì)连(lián)意(yì)大利游客的数量(liàng)也符合(hé)这个周期的规(guī)律。

所以，科学家(jiā)们又在南半球建立(lì)了一个几乎相同的实验(yàn)室(shì)，这里的(de)季节(jié)与(yǔ)之前的实(shí)验(yàn)室正好(hǎo)相反，而在(zài)这(zhè)里，地球穿过(guò)暗物质流的运动特征和第一个实(shí)验室是一(yī)样的。

因(yīn)此，如果在这里可以得到相同的(de)信号，就可以成为暗物(wù)质(zhì)所存在的(de)非常有(yǒu)力(lì)的(de)证(zhèng)据了。但是(shì)由(yóu)于(yú)这个实(shí)验室刚刚建成不久，所以截至目前还无法提供相应的数据支持。另外，在2025年，NASA将会发射一台新(xīn)的望远镜，这(zhè)台太空(kōng)望远镜叫做“南希格雷斯罗曼”，它(tā)的(de)主镜大小(xiǎo)跟哈勃望远镜相同，但它的宽视场仪器提供的视野是(shì)哈勃红外(wài)仪(yí)器的(de)100倍。南(nán)希格雷斯罗曼太空望远镜其(qí)中一个关键的用途就是探索暗物(wù)质背后的奥(ào)秘，对(duì)于探测的(de)结(jié)果，我们只(zhǐ)能拭目以(yǐ)待(dài)了(le)。费(fèi)米实(shí)验(yàn)室粒子天(tiān)体物理(lǐ)中心的科学(xué)家丹琥珀(pò)和(hé)贾(jiǎ)森(sēn)斯特(tè)芬(fēn)研究发现(xiàn)，如(rú)果暗物质(zhì)存在，它们(men)极有可(kě)能拥有(yǒu)另一种神秘的效(xiào)应，这(zhè)种暗物质效应，会支持宇宙当中生(shēng)命的诞生，或者说是生命进化的一个(gè)重(zhòng)要因(yīn)素。

如果(guǒ)这一理论得到进(jìn)一步(bù)的证实，那么遍布宇宙(zhòu)当(dāng)中的暗(àn)物质会不会(huì)意味着人类并(bìng)不(bù)孤单呢？或许在宇宙当中某(mǒu)个(gè)角落的行星(xīng)上，暗物质正在通(tōng)过这样的效应(yīng)创造生命。当然，上海梅林和中粮梅林的区别 中粮和梅林哪个更好这(zhè)些推论的大前提是要先找(zhǎo)到暗(àn)物质存在的实际证据(jù)。那么小伙伴们(men)，你们觉得(dé)暗物质到底存(cún)不存在呢？喜欢请点赞，你(nǐ)的支(zhī)持是我更新的动力！

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